Cellular Nucleus Funksjoner, Funksjoner, Struktur og Sammensetning



den cellekjerne det er et grunnleggende felle av eukaryotiske celler. Det er den mest iøynefallende strukturen av denne celletypen, og den har det genetiske materialet. Den styrer alle cellulære prosesser: den inneholder alle instruksjonene kodet i DNA for å utføre de nødvendige reaksjonene. Det er involvert i prosessene for celledeling.

Alle eukaryote celler har en kjerne, med unntak av noen spesifikke eksempler som modne, røde blodlegemer (erytrocytter) i pattedyr og bløtbastceller i planter. På samme måte er det celler med mer enn en kjerne, for eksempel noen muskelceller, hepatocytter og neuroner.

Kjernen ble oppdaget i år 1802 av Franz Bauer; Men i 1830 observert forskeren Robert Brown også denne strukturen og ble populær som sin viktigste oppdagelsesreisende. På grunn av sin store størrelse kan det observeres tydelig under et mikroskop. I tillegg er det en lett fargestruktur.

Kjernen er ikke en homogen og statisk sfærisk enhet med dispergert DNA. Det er en kompleks og intrikat struktur med forskjellige komponenter og deler inni. I tillegg er det dynamisk og endres hele tiden gjennom cellesyklusen.

index

  • 1 Egenskaper
  • 2 funksjoner
    • 2.1 Gene regulering
    • 2.2 Skjæring og spleising
  • 3 Struktur og sammensetning
    • 3.1 Nukleær konvolutt
    • 3.2 Nukleærporekompleks
    • 3.3 kromatin
    • 3,4 Nucleolus
    • 3.5 Corps of Cajal
    • 3,6 PML-legemer
  • 4 referanser

funksjoner

Kjernen er hovedstrukturen som tillater differensiering mellom eukaryotiske og prokaryote celler. Det er det største cellefeltet. Kjernen er generelt nær midten av cellen, men det finnes unntak, som plasmaceller og epitelceller.

Det er en sfærformet organell med gjennomsnittlig diameter på 5 μm, men kan nå 12 μm, avhengig av typen av celle. Jeg kan oppta omtrent 10% av det totale cellevolumet.

Den har en nukleær konvolutt dannet av to membraner som skiller den fra cytoplasma. Det genetiske materialet er organisert sammen med proteiner inne.

Til tross for det faktum at inne i kjernen er det ingen andre membranbaserte delkompartmenter, hvis man kan skille mellom en rekke komponenter eller regioner innenfor strukturen som har spesifikke funksjoner..

funksjoner

Kjernen er tilskrevet en ekstraordinær antall funksjoner, og som inneholder hoveddelen av all den genetiske informasjon i cellen (med unntak av mitokondrie DNA og kloroplast DNA) og dirigerer celledelingsprosesser. I sammendraget er hovedfunksjonene til kjernen følgende:

Gene regulering

Eksistensen av en lipidbarriere mellom det genetiske materialet og resten av cytoplasmatiske komponenter bidrar til å redusere interferensen av andre komponenter i DNA-funksjonen. Dette representerer en evolusjonær innovasjon av stor betydning for grupper av eukaryoter.

Skjæring og spleising

Prosessen med spleising messenger RNA forekommer i kjernen, før molekylet beveger seg til cytoplasma.

Målet med denne prosessen er å eliminere introner ("biter" av genetisk materiale som ikke er kodende og som forstyrrer exoner, områder som er kodende) av RNA. Etter hvert forlater RNA kjernen, der den blir oversatt til proteiner.

Det er andre mer spesifikke funksjoner i hver kjernestruktur som vil bli diskutert senere.

Struktur og sammensetning

Kjernen består av tre definerte deler: kjernefysisk konvolutt, kromatin og nukleolus. Neste vil vi i detalj beskrive hver struktur:

Nukleær konvolutt

Nukleærhylsen består av membraner av lipid natur og separerer kjernen fra resten av de cellulære komponentene. Denne membranen er dobbel og mellom disse er en liten plass kalt perinuclear plass.

Det indre og det ytre membransystemet danner en kontinuerlig struktur med endoplasmatisk retikulum

Dette membransystemet avbrytes av en serie porer. Disse nukleære kanalene tillater utveksling av materiale med cytoplasma fordi kjernen ikke er helt isolert fra resten av komponentene.

Kjerneporekompleks

Gjennom disse porene skjer utveksling av stoffer på to måter: passiv, uten behov for energiforbruk; eller aktiv, med energiforbruk. Passiv kan komme inn og ut av små molekyler som vann eller salter, mindre enn 9 nm eller 30-40 kDa.

Dette skjer i motsetning til molekyler med høy molekylvekt, som krever ATP (energi-adenosintrifosfat) for å bevege seg gjennom disse delene. Store molekyler inkluderer biter av RNA (ribonukleinsyre) eller andre biomolekyler av protein natur.

Porene er ikke bare hull gjennom hvilke molekyler passerer. Proteiner av en viktig størrelse er strukturer, som kan inneholde 100 eller 200 proteiner og kalles "nukleærporekompleks". Strukturelt ligner det omtrent en basketballkurv. Disse proteinene kalles nukleoporiner.

Dette komplekset har blitt funnet i et stort antall organismer: fra gjær til mennesker. I tillegg til celletransportfunksjonen er det også involvert i reguleringen av genuttrykk. De er en uunnværlig struktur for eukaryoter.

Når det gjelder størrelse og antall, kan komplekset ha en størrelse på 125 MDa hos vertebrater, og en kjede i denne dyregruppen kan holde om lag 2000 porer. Disse egenskapene varierer i henhold til det undersøkte taxonet.

kromatin

Kromatin er funnet i kjernen, men vi kan ikke betrakte det som et rom i kjernen. Den mottar dette navnet for utmerket evne til å farge og bli observert under mikroskopet.

DNA er et ekstremt langt lineært molekyl i eukaryoter. Dens komprimering er en viktig prosess. Det genetiske materialet er forbundet med en serie proteiner kalt histoner, som har høy affinitet for DNA. Det finnes også andre typer proteiner som kan samhandle med DNA og ikke er histon.

I histoner danner DNA spoler og danner kromosomer. Disse er dynamiske strukturer og er ikke konstant funnet i sin typiske form (X og Y som vi er vant til å observere i illustrasjonene av bøkene). Dette arrangementet vises bare under prosessene for celledeling.

I resten av stadiene (når cellen ikke er i ferd med divisjon), kan de enkelte kromosomer ikke skilles. Dette faktum antyder ikke at kromosomene dispergeres homogent eller uorden ved kjernen.

Ved grensesnittet er kromosomene organisert i bestemte domener. I pattedyrceller har hvert kromosom et bestemt "territorium".

Typer kromatin

To typer kromatin kan skelnes: heterochromatin og euchromatin. Den første er svært kondensert og ligger i periferien av kjernen, slik at transkripsjonsmaskinen ikke har tilgang til disse genene. Eukromatin er organisert mer løst.

Heterokromatin er delt inn i to typer: den konstitutive heterochromatin, som aldri uttrykkes; og fakultativ heterochromatin, som ikke transkriberes i noen celler og i andre.

Den mest kjente av heterochromatin og regulator av genekspresjon er kondensasjonen eksempel og X-kromosom inaktivering hos pattedyr, kvinner har XX kjønnkromosomene, mens hannene er XY.

Av grunner til gendosering kan kvinner ikke ha dobbelt så mange gener i X enn menn. For å unngå denne konflikten, er et X-kromosom inaktivert (blir heterochromatin) tilfeldig i hver celle.

nucleolus

Nukleolus er en svært relevant indre kjernestruktur. Det er ikke et rom avgrenset av membranøse strukturer, det er et mørkere område av kjernen med spesifikke funksjoner.

I dette området genene som koder for ribosomalt RNA, transkribert ved RNA polymerase I. i humant DNA, er disse genene finnes i satellitter er gruppert følgende kromosomer: 13, 14, 15, 21 og 22. Disse er de nukleolære arrangørene.

Nukleolus er i sin tur separert i tre diskrete områder: fibrillære sentre, fibrillære komponenter og granulære komponenter.

Nyere studier har akkumulert flere og flere bevis på mulige tilleggsfunksjoner av nukleolus, ikke bare begrenset til syntese og montering av ribosomal RNA.

For tiden antas det at nukleoluset kan være involvert i montering og syntese av forskjellige proteiner. Post-transkripsjonelle modifikasjoner har også blitt påvist i denne kjernefysiske sonen.

Nukleolus er også involvert i regulatoriske funksjoner. En studie viste hvordan det var relatert til tumor suppressor proteiner.

Corps of Cajal

Kroppens kropper (også kalt spirede kropper) er oppkalt til ære for sin oppdagelsesreisende, Santiago Ramón y Cajal. Denne forskeren observert disse kroppene i nevroner i år 1903.

De er små strukturer i sfæriske former og det er 1 til 5 kopier per kjerne. Disse organene er svært komplekse med et ganske høyt antall komponenter, blant disse transkripsjonsfaktorene og maskiner relatert til skjøting.

Disse sfæriske strukturer har blitt funnet i forskjellige deler av kjernen, siden de er mobile strukturer. De er vanligvis funnet i nukleoplasma, selv om kreftceller har blitt funnet i nukleolus.

Det er to typer kasser av kasser i kjernen, klassifisert etter størrelse: stort og lite.

PML-legemer

PML-legemene (for sin akronym på engelsk, promyelocytisk leukemi) er små subnuclear sfæriske soner med klinisk betydning, da de har vært relatert til virusinfeksjoner og onkogenese.

I litteraturen er de kjent av en rekke navn, for eksempel kjernevirksomhet 10, Kremer-legemer og onkogene PML-domener.

En kjerne har 10 til 30 av disse domenene og har en diameter på 0,2 til 1,0 um. Funksjonene inkluderer genregulering og RNA-syntese.

referanser

  1. Adam, S. A. (2001). Nukleærporekomplekset. Genombiologi, 2(9), reviews0007.1-reviews0007.6.
  2. Audesirk, T., Audesirk, G., & Byers, B. E. (2003). Biologi: livet på jorden. Pearson utdanning.
  3. Boisvert, F.M., Hendzel, M.J., & Bazett-Jones, D.P. (2000). Promyelocytic leukemia (PML) nukleare legemer er proteinstrukturer som ikke akkumulerer RNA. Journal of cellebiologi, 148(2), 283-292.
  4. Busch, H. (2012). Cellekjernen. Elsevier.
  5. Cooper, G. M., og Hausman, R. E. (2000). Cellen: en molekylær tilnærming. Sunderland, MA: Sinauer-medarbeidere.
  6. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Dundr, M., & Misteli, T. (2001). Funksjonell arkitektur i cellekjernen. Biokjemisk journal, 356(2), 297-310.
  8. Eynard, A. R., Valentich, M. A., & Rovasio, R. A. (2008). Histologi og embryologi av mennesket: cellulære og molekylære baser. Ed. Panamericana Medical.
  9. Hetzer, M. W. (2010). Nukleær konvolutt. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, 2(3), a000539.
  10. Kabachinski, G., & Schwartz, T. U. (2015). Kjernefysisk pore kompleks-struktur og funksjon i et øyeblikk. Journal of Cell Science, 128(3), 423-429.
  11. Montaner, A. T. (2002). Tilbehøret kropp av Cajal. Rev Esp Patol, 35, (4), 529-532.
  12. Newport, J.W., & Forbes, D.J. (1987). Kjernen: struktur, funksjon og dynamikk. Årlig gjennomgang av biokjemi, 56(1), 535-565.